《万有引力与航天》第4节万有引力理论的成就.ppt

万有引力理论的成就,学习目标： 1.了解重力等于万有引力的条件。 2.会用万有引力定律求中心天体的质量。 3.会求解天体的密度。 4.了解万有引力定律在天文学上的重要应用。,第4节,重点 1.掌握求解天体质量的一般方法。 2.掌握求解天体密度的方法。 难点 1.求解天体质量和密度的方法。 2.应用万有引力定律求解天体问题的一般方法。,重点难点,提出问题,1. 为什么把卡文迪许称为“能够称出地球重量的人”？,一、“科学真是迷人”,提出问题,一、“科学真是迷人”,1. 行星绕太阳做什么运动？而通常可以认为行星做什么运动？,结论:沿椭圆轨道运动，在通常情况下可以近似为圆形轨道，即认为行星在做匀速圆周运动。,提出问题,二、计算天体的质量,2.行星绕太阳做圆周运动的向心力是由什么力提供的？ 结论：太阳对行星的万有引力提供向心力。 3.描述匀速圆周运动的物理量有哪些？ 结论：线速度v、角速度、周期T三个物理量。 4.应用万有引力定律求解太阳质量的基本思路是什么? 结论：根据行星与太阳间的万有引力提供行星做圆周运动的向心力，进而根据牛顿第二定律及圆周运动的规律列方程求解。,提出问题,二、计算天体的质量,5.若已知某行星的质量为m，轨道半径为r，公转周期为T，引力常量为G，请用以上物理量表示太阳的质量。,提出问题,二、计算天体的质量,6.由行星的运动情况求解太阳质量的方法能否推广为求解天体质量的一般方法? 结论：可以。可根据绕中心天体运行的天体的运动情况求解中心天体的质量，如：根据行星的运动求恒星的质量；或根据卫星的运动求解行星的质量等。 。,提出问题,二、计算天体的质量,提出问题,二、计算天体的质量,提出问题,二、计算天体的质量,提出问题,二、计算天体的质量,典型例题,典型例题,例2 1969年7月21日，美国宇航员阿姆斯特朗在月球上烙下了人类第一只脚印，迈出了人类征服宇宙的一大步。在月球上，如果阿姆斯特朗和同伴奥尔德林用弹簧秤测出质量为m的仪器的重力为F;而另一位宇航员科林斯驾驶指令舱，在月球表面附近飞行一周，记下时间为T，试回答：只利用这些数据，能否估算出月球的质量?为什么?,典型例题,例3 若已知某行星绕太阳公转的半径为r，公转周期为T，引力常量为G，太阳的半径为R，由此可求（ ） A.某行星质量 B.太阳的质量 C.某行星的密度 D.太阳的密度,三、发现未知天体,提出问题,1.海王星为什么被称为“笔尖上发现的行星”？,结论:勒维耶和亚当斯根据天王星的运行轨迹，预言在天王星的附近，还有一颗新的行星。1846年9月23日晚,德国的天文学家伽勒在勒维耶预言的位置附近发现了这颗行星。,典型例题,巩固练习,1.已知引力常量G和下列各组数据，能计算出地球质量的是（ BCD ） A.地球绕太阳运行的周期及地球离太阳的距离 B.月球绕地球运行的周期及月球离地球的距离 C.人造地球卫星在地面附近绕行的速度及运行的周期 D.若不考虑地球自转，已知地球的半径及重力加速度,巩固练习,巩固练习,3.一飞船在某行星表面附近沿圆轨道绕该行星飞行，若认为行星是密度均匀的球体，那么要确定该行星的密度，只需要测量（ C ） A.飞船的轨道半径